Verwandter einer Aminosäure im All entdeckt

Max-Planck-Wissenschaftler finden Aminoacetonitril nahe dem galaktischen Zentrum

Mit einer 30-Meter-Antenne in der spanischen Sierra Nevada und zwei Radioteleskop-Netzwerken in Frankreich und Australien haben Forscher des Bonner Max-Planck-Instituts für Radioastronomie erstmals den nahen Verwandten einer Aminosäure aufgespürt: Aminoacetonitril. Das organische Molekül fand sich in der "Heimat der großen Moleküle", einer gigantischen Gaswolke nahe des galaktischen Zentrums im Sternbild Schütze (Astronomy & Astrophysics, im Druck).

Die "Heimat der großen Moleküle" erscheint als sehr dichter, heißer Gasklumpen innerhalb des Sternentstehungsgebiets Sagittarius B2. In diesem Klumpen von gerade einmal 0,3 Lichtjahren Durchmesser, der von einer tief im Inneren verborgenen jungen Sonne aufgeheizt wird, fanden sich die meisten der bisher im Weltraum nachgewiesenen organischen Moleküle - darunter so komplexe Verbindungen wie Äthylalkohol, Formaldehyd, Ameisensäure, Essigsäure, Glykolaldehyd und Äthylenglykol.

Fahndung nach Lebensbausteinen

Von 1965 bis heute wurden mehr als 140 verschiedene Moleküle im Weltall identifiziert, sowohl in interstellaren Wolken als auch in ausgedehnten Hüllen um Sterne. Ein Großteil davon ist organisch, das heißt, auf Kohlenstoffbasis aufgebaut. Besonders intensiv fahnden die Forscher nach sogenannten Biomolekülen - und dabei speziell nach Aminosäuren, den unabdingbaren Bausteinen des Lebens. Aminosäuren ließen sich bereits in Meteoriten auf der Erde nachweisen, nicht aber im interstellaren Raum.

Nach der einfachsten Aminosäure Glycin (NH₂CH₂COOH) wurde in kosmischen Quellen bereits lange, doch bisher vergeblich gesucht. Angesichts dieser Schwierigkeiten konzentrierte sich die Fahndung auf Aminoacetonitril (NH₂CH₂CN), einen chemischen Verwandten und möglichen direkten Vorläufer von Glycin.

Ein dichter Wald aus Spektrallinien

So nahmen die Wissenschaftler des Bonner Max-Planck-Instituts für Radioastronomie die "Heimat der großen Moleküle", wie die Quelle unter Fachleuten genannt wird, ins Visier und durchforsteten mit dem IRAM 30-Meter-Teleskop in Spanien einen dichten Wald von 3700 Spektrallinien komplexer Moleküle. Atome und Moleküle leuchten nur bei ganz speziellen Frequenzen, die als charakteristische Linien im Spektrum der Gesamtstrahlung auftreten.

Durch die Analyse solcher Spektrallinien lässt sich aus der Radiostrahlung einer kosmischen Wolke auf deren chemische Zusammensetzung schließen. Je komplexer ein Molekül, desto mehr Möglichkeiten hat es, seine interne Energie abzustrahlen. Deshalb emittieren komplexe Moleküle sehr viele Spektrallinien, die allerdings alle recht schwach sind und sich daher im "Linien-Dschungel" schwer identifizieren lassen.

Kontrolle mit zwei Netzwerken

"Trotzdem gelang es uns schließlich, 51 sehr schwache Linien eindeutig dem Molekül Aminoacetonitril zuzuordnen", sagt Arnaud Belloche, Max-Planck-Wissenschaftler und Erstautor der Publikation in Astronomy & Astrophysics. Bestätigt wurde das Ergebnis bei zehnfach höherer räumlicher Auflösung durch Beobachtungen mit zwei Radioteleskop-Netzwerken: dem Plateau-de-Bure Interferometer in Frankreich sowie dem Australia Telescope Compact Array. Mit diesen Messungen zeigten die Forscher, dass alle registrierten Linien tatsächlich vom selben Ort innerhalb der "Heimat der großen Moleküle" stammen. Belloche sieht das als "zwingenden Beweis für die Glaubwürdigkeit unserer Identifikation". Die exakten Frequenzen für die Spektrallinien von Aminoacetonitril stammen vom Labor für Molekülspektroskopie der Universität Köln, das eine umfangreiche Datenbasis astronomisch relevanter Moleküle zur Verfügung stellt.

"Die Entdeckung von Aminoacetonitril hat unser Verständnis der chemischen Vorgänge in dichten, heißen Sternentstehungsgebieten deutlich erweitert. Ich denke, wir werden in Zukunft viele weitere, noch komplexere organische Moleküle im interstellaren Gas nachweisen können. Mehrere Kandidaten haben wir schon!", sagt Karl Menten, Direktor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie und Leiter der Forschungsgruppe "Millimeter- und Submillimeterastronomie"

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IRAM, das Institut für Radioastronomie bei Millimeter-Wellenlängen, ist ein deutsch-französisch-spanisches Forschungsinstitut, das ein 30-Meter-Radioteleskop auf dem Pico Veleta in knapp 3000 Meter Höhe in der spanischen Sierra Nevada betreibt, außerdem ein aus sechs Einzelteleskopen bestehendes Radiointerferometer auf dem Plateau de Bure in den französischen Alpen nahe Grenoble. Beide Instrumente kamen bei der Entdeckung von Aminoacetonitril im Weltraum zum Einsatz.

ATCA, das Australia Telescope Compact Array, ist ebenfalls ein Radiointerferometer, bestehend aus sechs Teleskopen, das etwa 25 Kilometer westlich des Ortes Narrabri im australischen Bundesstaat New South Wales zu finden ist. Die Anlage wird von der Australia Telescope National Facility in Sydney betrieben.